SKRIPSI

POTENSI TANAMAN ALFALFA (Medicago sativa L.) SEBAGAI

FITOREMEDIATOR TANAH TERCEMAR LOGAM BERAT

TIMBAL (Pb)

Disusun oleh:

Redita Tonapa

NPM: 100801125

UNIVERSITAS ATMA JAYA YOGYAKARTA

FAKULTAS TEKNOBIOLOGI

PROGRAM STUDI BIOLOGI

YOGYAKARTA

2015

i

POTENSI TANAMAN ALFALFA (Medicago sativa L.) SEBAGAI

FITOREMEDIATOR TANAH TERCEMAR LOGAM BERAT

TIMBAL (Pb)

SKRIPSI

Diajukan kepada Program Studi Biologi

Fakultas Teknobiologi, Universitas Atma Jaya Yogyakarta

guna memenuhi syarat untuk memperoleh

Derajat Sarjana S-1

Disusun oleh:

Redita Tonapa

NPM: 100801125

UNIVERSITAS ATMA JAYA YOGYAKARTAFAKULTAS TEKNOBIOLOGIPROGRAM STUDI BIOLOGI

YOGYAKARTA2015

iii

PERSEMBAHAN

But by the grace if God I am what I am. His grace which was bestowed on

me was not futile, but I worked more than all of them; yet not I, but the

grace of God which was with me.

~ 1 Corinthians 15:10 ~

Skripsi ini saya persembahkan untuk:

Tuhan Yesus Kristus,

Kedua Orang tua dan saudara saya,

Fakultas Teknobiologi UAJY,

dan para pembaca.

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis haturkan kepada Bapa di Surga atas kasih dan karunia

yang begitu besar yang telah diberikan kepada penulis, sehingga terselesaikan

naskah skripsi dengan judul ”Potensi Tanaman Alfalfa (Medicago sativa L.)

sebagai Fitoremediator Tanah Tercemar Logam Berat Timbal (Pb)”. Terima kasih

pula kepada orang tua, dosen, dan teman-teman yang telah mendukung dan

membantu dalam menyelesaikan naskah skripsi ini.

Dalam proses pembuatan laporan ini, tentunya penulis mendapatkan

bimbingan, arahan, koreksi dan saran, untuk itu rasa terima kasih yang dalam

penulis sampaikan kepada:

1. Tuhan Yesus Kristus yang selalu setia menyertai dalam setiap detik

kehidupan penulis.

2. Bapak Yusuf Isak dan ibu Tabita selaku orang tua, Yunaedi Tonapa selaku

kakak, Prima Tonapa dan Retty Tonapa selaku adik penulis serta seluruh

keluarga besar yang selalu memberi dukungan dan doa dalam menyusun

naskah skripsi.

3. Dekan Fakultas Teknobiologi yang telah memberikan kesempatan untuk

menempuh pendidikan strata-1 di Universitas Atma Jaya Yogyakarta.

4. Dra. L. Indah Murwani Y., M. Si. selaku Dosen Pembimbing Utama yang

telah memberikan bimbingan dan pengarahan selama menyusun naskah

skripsi.

vi

5. Drs. P Kianto Atmodjo, M.Si selaku Dosen Pembimbing Kedua yang telah

membantu dan mengarahkan dalam penyelesaian naskah skripsi.

6. Drs. B. Boy Rahardjo Sidharta, M. Sc. selaku Dosen Penguji yang telah

memberikan bimbingan dan pengarahan selama penyelesaian akhir naskah

skripsi.

7. Vania Aprilina T. (partner yang luar biasa), Fabianus, Y. De Britto,

Michael, Joshua Natanael, dan Venansius Galih yang bersama-sama

berjuang melakukan penelitian dan menyusun naskah skripsi.

8. Teman-teman Fakultas Teknobiologi UAJY khususnya Chibi Afro yang

telah memberikan semangat dan doa kepada penulis.

9. Teman-teman Jokib dari Gereja Kibaid Jemaat Yogyakarta yang telah

memberikan bantuan, semangat dan doa kepada penulis.

10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah

mendukung penulis.

Penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam

pembuatan naskah skripsi ini. Namun penulis berharap agar laporan naskah

skripsi ini dapat memberi manfaat bagi para pembacanya. Terima kasih.

Yogyakarta, 30 Januari 2015

Penulis

vii

DAFTAR ISI

HalamanHALAMAN JUDUL ................................................................................. .. iHALAMAN PENGESAHAN ..................................................................... iiHALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................. iiiHALAMAN PERNYATAAN ..................................................................... ivKATA PENGANTAR ................................................................................. vDAFTAR ISI ................................................................................................ viiDAFTAR TABEL ....................................................................................... ixDAFTAR GAMBAR ................................................................................... xiDAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xiiINTISARI .................................................................................................... xiii

I. PENDAHULUANA. Latar belakang ...................................................................................... 1B. Keaslian Penelitian ............................................................................... 3C. Rumusan Masalah................................................................................. 5D. Tujuan................................................................................................... 6E. Manfaat ................................................................................................ 6

II. TINJAUAN PUSTAKAA. Pencemaran Lingkungan (Tanah)......................................................... 7B. Logam Berat Timbal (Pb)..................................................................... 8C. Fitoremediasi ........................................................................................ 15D. Tumbuhan sebagai Hiperakumulator.................................................... 19E. Deskripsi, Taksonomi dan Kemampuan Tanaman Alfalfa (Medicago

sativa L.). .............................................................................................. 21F. AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer) ..................................... 31G. Indeks Bioremediasi dan Faktor Transfer............................................. 32H. Hipotesis ............................................................................................... 33

III. METODE PENELITIANA. Waktu dan Tempat Penelitian............................................................... 34B. Alat dan Bahan ..................................................................................... 34C. Rancangan Percobaan........................................................................... 35D. Tahapan Penelitian................................................................................ 35E. Analisis Data......................................................................................... 40

IV. HASIL DAN PEMBAHASANA. Penurunan Kandungan Pb dalam Tanah............................................... 41B. Akumulasi Pb pada Tanaman Alfalfa................................................... 43C. Analisis Tinggi Tanaman...................................................................... 45D. Analisis Luas daun................................................................................ 48

viii

E. Analisis Panjang Akar .......................................................................... 50F. Analisis Berat Kering ........................................................................... 52G. Perubahan Fenotip Tanaman Alfalfa .................................................... 53H. Potensi Tanaman Alfalfa sebagai Agen Fitoremediator....................... 55

V. SIMPULAN DAN SARANA. Simpulan............................................................................................... 58B. Saran ..................................................................................................... 58

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 59LAMPIRAN.................................................................................................. 67

ix

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1 Jenis-jenis Batuan Induk Pembentuk Tanah yang mengandung Logam Berat Pb......................................................................... 10

Tabel 2 Batas Kritis Logam Berat pada Tanah, Air dan Tanaman............ 14

Tabel 3 Kisaran Kadar Logam Berat Sebagai Pencemar dalam Tanah dan Tanaman............................................................................ 14

Tabel 4 Karakter Tanaman Alfalfa yang Tahan Musim Kemarau............ 25

Tabel 5 Rancangan Percobaan Pengaruh Konsentrasi Timbal (Pb) Terhadap Pertumbuhan Tanaman................................................ 35

Tabel 6 Rancangan Percobaan Respon Tanaman Terhadap Konsentrasi Pb.......................................................................................... 35

Tabel 7 Nilai Pb dalam Media Tanam pada Awal dan Akhir Pemaparan serta Nilai Indeks Bioremediasi.................................................. 41

Tabel 8 Rerata Konsentrasi Pb pada Tanaman Alfalfa............................ 44

Tabel 9 Pengaruh Logam Berat Pb Terhadap Tinggi Tanaman Alfalfa.... 46

Tabel 10 Perubahan Luas Daun Tanaman Alfalfa pada Konsentrasi Pb yang Bervariasi....................................................................... 48

Tabel 11 Panjang Akar Tanaman Alfalfa pada Beberapa Konsentrasi Pb Selama Waktu Pemaparan........................................................ 50

Tabel 12 Pengaruh Logam Berat Pb Terhadap Berat Kering Tanaman Alfalfa.................................................................................... 52

Tabel 13 Nilai Faktor Transfer Tanaman Alfalfa...................................... 56

Tabel 14 Rekapitulasi Data Penelitian...................................................... 69

Tabel 15 Hasil Pengukuran Pertambahan Tinggi Tanaman Alfalfa............ 79

Tabel 16 Hasil Pengukuran Pertambahan Luas Daun Tanaman Alfalfa..... 79

x

Tabel 17 Nilai Faktor Transfer Tanaman Alfalfa pada Hari Ke-21............ 80

Tabel 18 Hasil ANAVA Pertambahan Tinggi Tanaman Alfalfa Selama Waktu Pemaparan dengan Variasi Konsentrasi Pb yang Ditambahkan........................................................................... 81

Tabel 19 Hasil ANAVA Perubahan Luas Daun Tanaman Alfalfa Selama Waktu Pemaparan dengan Variasi Konsentrasi Pb yang Ditambahkan .......................................................................... 81

Tabel 20 Hasil ANAVA Panjang Akar Tanaman Alfalfa Selama Waktu Pemaparan dengan Variasi Konsentrasi Pb yang Ditambahkan... 82

Tabel 21 Hasil ANAVA Berat Kering Tanaman Alfalfa Selama Waktu Pemaparan dengan Variasi Konsentrasi Pb yang Ditambahkan... 82

xi

DAFTAR GAMBAR

HalamanGambar 1 Mekanisme Penyerapan Logam Berat Oleh Tanaman............. 17

Gambar 2 Gambar Tanaman Alfalfa..................................................... 24

Gambar 3 Tanaman Alfalfa Foto Asli................................................... 24

Gambar 4 Penurunan Konsentrasi Pb pada Media Tanah Sejak Awal Hingga Akhir Pemaparan..................................................... 42

Gambar 5 Pertambahan Tinggi Tanaman Alfalfa pada Beberapa Konsentrasi Pb Selama Waktu Pemaparan............................. 47

Gambar 6 Perubahan Luas Daun Tanaman Alfalfa (Medicago sativa) pada Beberapa Konsentrasi Pb Selama Waktu Pemaparan..... 49

Gambar 7 Panjang Akar Tanaman Alfalfa pada Akhir Waktu Pemaparan (Hari Ke-21).......................................................... 51

Gambar 8 Kondisi Bentuk dan Warna Daun Tanaman Alfalfa Selama Proses Fitoremediasi............................................................... 54

Gambar 9 Kerusakan Daun Selama Waktu Pemaparan Logam Berat Pb 55

Gambar 10 Tanaman Uji pada Waktu Hari Ke-0..................................... 70

Gambar 11 Tanaman Uji pada Waktu Hari Ke-7...................................... 71

Gambar 12 Tanaman Uji pada Waktu Hari Ke-14................................... 72

Gambar 13 Tanaman Uji pada Waktu Hari Ke-21.................................... 73

Gambar 14 Pengukuran Panjang Akar pada Hari Ke-21............................ 74

Gambar 15 Pengukuran Kadar Timbal (Pb) pada Tanah di Awal Pemaparan (Hari Ke-0)......................................................... 75

Gambar 16 Pengukuran Kadar Timbal (Pb) pada Tanah di Akhir Pemaparan (Hari Ke-21)........................................................ 76

Gambar 17 Pengukuran Kadar Timbal (Pb) pada Tanaman di Akhir Pemaparan (Hari Ke-21)..................................................... 77

xii

DAFTAR LAMPIRAN

HalamanLampiran 1 Perhitungan Kadar Pb pada Pb(NO3)2 ................................... 68

Lampiran 2 Rekapitulasi Data Penelitian.................................................. 69

Lampiran 3 Pengukuran Tinggi dan Pengamatan Morfologi Selama Waktu Pemaparan Logam Berat.............................................. 70

Lampiran 4 Hasil Pengujian Kdar Timbal (Pb) Menggunakan Alat AAS Terhadap Tanah dan Tanaman Alfalfa................................... 75

Lampiran 5 Perhitungan IBR (Indeks Bioremediasi) Tanaman Alfalfa dalam Menyerap Pb pada Tanah Tercemar Logam Berat Timbal............................................................................... 78

Lampiran 6 Pengukuran Tinggi, Luas Daun dan Nilai Faktor Transfer Tanaman Alfalfa.................................................................. 79

Lampiran 7 Analisis Statistik................................................................... 81

xiii

INTISARI

Tanaman alfalfa (Medicago sativa L.) merupakan tanaman leguminosa yang memiliki sistem perakaran tunggang yang kuat dan menyebar di dalam tanah. Selain itu kenakeragaman genetiknya tinggi, sehingga memberi keunggulan dalam hal daya tahan di tanah yang kurang menguntungkan seperti kondisi tanah yang kering atau miskin hara. Hal-hal tersebut diduga membuat tanaman alfalfa memiliki potensi sebagai fitoremediator tanah tercemar logam berat timbal (Pb). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pertumbuhan tanaman alfalfa pada media tanah dengan berbagai variasi konsentrasi Pb dan mengetahui potensinya dalam meremediasi tanah tercemar logam berat Pb. Rancangan penelitian yang digunakan adalah rancangan acak lengkap dengan perlakuan variasi konsentrasi Pb yaitu 0, 250, 500 dan 750 ppm. Parameter yang digunakan adalah kandungan Pb dalam tanah dan tanaman, tinggi tanaman, luas daun, panjang akar, berat kering dan perubahan fenotip. Data yang diperoleh dianalisis dengan ANOVA dan dilanjutkan DMRT untuk mengetahui letak beda nyata. Hasil penelitian menunjukkan variasi konsentrasi Pb(NO3)2 berpengaruh terhadap tinggi tanaman,luas daun, panjang akar dan berat kering. Tanaman alfalfa memiliki kemampuan untuk mengakumulasi Pb. Tanaman alfalfa memiliki potensi sebagai fitoremediator tanah tercemar logam berat timbal menggunakan mekanisme fitoekstraksi atau fitoakumulasi yang ditunjukkan dengan nilai faktor transfer >1 yaitu sebesar 1,842 tetapi kurang efektif karena nilai FT < 20.